專利名稱：光學(xué)掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于輻射束掃描信息層的光學(xué)掃描裝置，該裝置包含用于發(fā)射輻射束的輻射源、用于將輻射束轉(zhuǎn)換成所述信息層位置處的掃描光點的物鏡、以及調(diào)節(jié)輻射源和物鏡之間距離的機構(gòu)。
本發(fā)明還涉及包含光學(xué)掃描裝置的光學(xué)紀(jì)錄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知的光學(xué)掃描裝置包括掃描光學(xué)紀(jì)錄載體的光學(xué)頭。紀(jì)錄載體為包含透明層的光盤，在其一側(cè)上布置了信息層。保護層保護遠(yuǎn)離透明層的信息層的一側(cè)?？蓪⑿畔⒁云叫小⑼幕蚵菪诺啦贾玫墓饪商綔y的標(biāo)記或點的形式存進紀(jì)錄載體的信息層內(nèi)。這些標(biāo)記可以是任何光可讀取的形式，如具有不同于周圍環(huán)境的反射系數(shù)或光學(xué)相位的凹坑、線或面的形式。
光學(xué)掃描裝置包含發(fā)射輻射束的輻射源。輻射束被用于掃描光學(xué)紀(jì)錄載體的信息層。偏振分束器朝向包含物鏡的透鏡系統(tǒng)反射或透射光程中的發(fā)散射束。物鏡將射束變?yōu)闀凵涫凵涫矒艏o(jì)錄載體的入射表面。物鏡具有適合于射束穿過透明層厚度的球面像差校正。經(jīng)過物鏡的射束在信息層上形成光點。射束被信息層反射。接著射束變?yōu)榘l(fā)散射束并且通過物鏡被轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)直射束以及最后轉(zhuǎn)變?yōu)闀凵涫?。通過朝向探測系統(tǒng)至少傳輸部分會聚射束，分束器分離射束，即為正向射束和反射射束。探測系統(tǒng)將輻射轉(zhuǎn)變成電輸出信號。
主要可以在徑向方向上移動掃描裝置，所述的徑向方向垂直于裝置的光軸。物鏡被安裝在磁性材料環(huán)上。磁性材料通過已知的機構(gòu)被附加到外殼上。外殼包含有產(chǎn)生磁場的線圈，所產(chǎn)生的磁場將在磁性材料上施加力。如此，物鏡還可以沿其光軸上下移動。
國際專利申請WO 01/48747 A2描述了光學(xué)波前修改器，所述的光學(xué)波前修改器適合于修改穿過修改器的光學(xué)射束的波前。通過根據(jù)射束橫截面內(nèi)的位置引入光程長度差異，這樣的光學(xué)波前修改器被用來改變射束波前的形狀。通過在射束的波前中引入調(diào)焦曲率(focus curvature)，它還可用來改變聚散度，或通過引入傾斜，它可用來改變射束的方向。波前修改器還可作為用于補償或除去球面像差或來自波前的彗差的波前補償器來設(shè)置。波前補償器被布置在準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間的光程中。這種波前修改器還作為相差補償器來操作，校正或補償射束中不想要的像差。像差補償器補償由紀(jì)錄載體的傾斜引起的彗差、由偏心物鏡引起的像散、由紀(jì)錄載體的透明層厚度的變化引起的球面像差、或其他像差。光學(xué)波前修改器主要包含第一和第二透明電極層以及用于修改從介質(zhì)的電激發(fā)垂下的波前的平面介質(zhì)，其被布置在電極層之間。這些電極層適于在介質(zhì)的平面內(nèi)壓印射束橫截面中半徑的第一級的第一波前修改，并且同時壓印不同于第一級的半徑的第二級的第二波前修改。
例如，利用這樣的或者如來自WO 01/48747 A2的已知的類似系統(tǒng)，物鏡被移動以發(fā)現(xiàn)正確的磁道。在分束光學(xué)配置中，只有物鏡在訪問期間移動，而光學(xué)拾波器單元的其余部分被固定。這意味著準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間距離的改變?nèi)Q于現(xiàn)在正在讀出的磁道位置。在從紀(jì)錄載體的內(nèi)邊緣到外邊緣的掃描期間，在準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間存在有不同的距離。例如，如果準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間存在有長的距離，則準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間稍微聚散(vergent)的射束具有展開的時間，不只是如果物鏡和準(zhǔn)直器透鏡是彼此靠近的情形。因此，如果照明光源照亮某些表面并且這些表面較遠(yuǎn)，但是物鏡已經(jīng)具有相同的尺寸以及因此還具有物鏡的入射光瞳，則物鏡的入射光瞳上的強度分布將是不同的。這個問題大大依賴于物鏡的入射光瞳的強度分布。相對于物鏡光瞳中心處的強度，光盤上光點的大小依賴于物鏡光瞳邊緣處的強度。如果邊緣強度在光瞳中減小，則光盤上光點的尺寸將變得更大從而導(dǎo)致對如何使優(yōu)良信號或凹坑從光盤中讀出的推斷。利用已經(jīng)聞名很久的系統(tǒng)，其中準(zhǔn)直器透鏡和物鏡彼此以一定間距被固定并且整個光學(xué)拾波器單元在訪問期間移動，在光點的大小和信號讀出上無效，因為物鏡處的相對邊緣強度在光盤的內(nèi)圈和外圈上保持相同。在如傳統(tǒng)的光學(xué)拾波器單元這樣的非分束光學(xué)系統(tǒng)中，在準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間的輻射束的聚散度被改變時，邊緣強度改變。然而，在從紀(jì)錄載體上的內(nèi)磁道行進到外磁道時，邊緣強度不會改變。
對于分束光學(xué)部件，在準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間的射束的聚散度被改變時，邊緣強度也被改變。然而，在從紀(jì)錄載體上的內(nèi)磁道行進到外磁道時，邊緣強度也被改變。這種準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間聚散度的變化被用來在物鏡中生成球面像差。球面像差量被用來補償比如雙層光盤的兩層盤的厚度差。由于雙層光盤的其中一層在用于讀取光盤信息的光盤中更厚的事實，必須穿過更大的覆蓋層。因此生成球面像差。在從一個信息層轉(zhuǎn)換到另外的信息層時，生成兩個不同的球面像差量。物鏡被設(shè)計成可補償大部分的球面像差。然而，它們不能產(chǎn)生兩個不同的球面像差量。物鏡可能只產(chǎn)生一個球面像差量并且在所有其他情形中，進入物鏡的射束的聚散度不得不被改變。
對于雙層光盤，在比如從一個信息層轉(zhuǎn)換到另外的信息層時補償球面像差的一種方式是通過轉(zhuǎn)換進入物鏡的輻射束的聚散度。因為物鏡基本上遵循阿貝正弦條件，入射束的聚散度的變化導(dǎo)致球面像差的生成。盡管這個原理非常有效，對于分束光學(xué)部件來說，正如上面所解釋的，在準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間的距離改變時，聚散的射束導(dǎo)致邊緣強度的變化。因此，它遵循邊緣強度和光學(xué)通過量效率依賴于光盤上正被讀取的磁道。因為光點的大小與邊緣強度有關(guān)，邊緣強度的這種變化是不能接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)掃描裝置，在改變準(zhǔn)直器透鏡和物鏡之間的輻射束的聚散度時，該光學(xué)掃描裝置在物鏡的入射光瞳上提供恒定的輻射束的邊緣強度。
按照本發(fā)明，達到這個目的，因為借助于物鏡的入射光瞳處輻射束的邊緣強度基本上獨立于輻射源和物鏡之間的距離，為物鏡的入射光瞳處所述輻射束的恒定邊緣射束孔徑角而設(shè)置光學(xué)部件。
光學(xué)部件被設(shè)置于光程中，其充當(dāng)了組合的射束擴展器和聚散度開關(guān)。借助于這種光學(xué)部件，可取得保持邊緣強度恒定同時利用具有用于補償光學(xué)掃描裝置中尤其是分束光學(xué)部件配置中的球面像差的可變聚散度的射束。在準(zhǔn)直器透鏡或輻射源分別與物鏡之間的距離被改變時，物鏡的入射光瞳處輻射束的邊緣強度基本上是恒定的。
在按照本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的優(yōu)選實施例中，光學(xué)部件作為具有兩個可轉(zhuǎn)換的彎月形界面的電潤濕單元被設(shè)置。
光學(xué)部件為電潤濕單元，其通常包括在流體室內(nèi)每一種情形中具有一定容量的兩種流體。所述流體在界面上接觸。電能或電壓分別可直接用來改變第一和第二液體之間的這個界面的形狀。這些流體是根據(jù)作用力而改變它們形狀的物質(zhì)。這樣的流體可以是氣體、液體或能夠流動的固體和液體的混合物。
在本發(fā)明的這個實施例中，電潤濕單元包括在流體室內(nèi)的兩種或三種流體，以使電潤濕單元包含具有彎月形狀的兩個界面。電壓施加于電潤濕單元的兩個電極導(dǎo)致電潤濕單元的彎月形的曲率改變。
在按照本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的另一個實施例中，電潤濕單元的第一彎月形表面的半徑R1基本上遵循下面的方程R1=d2h0(1-n1n2)(h0-hp+α3(D+d4n4+d3n3))]]>其中d2、d3、d4是電潤濕單元的介質(zhì)厚度；n1、n2、n3、n4是電潤濕單元內(nèi)介質(zhì)的折射率；hp是物鏡到光軸的入射光瞳高度；h0是電潤濕單元前面的入射束到光軸的高度；α3是物鏡的入射光瞳處相對于邊緣射線的光軸的入射角；以及D是從電潤濕單元的出射表面到物鏡的距離。
借助于這個方程，能夠使射束非常精確地聚焦于光盤上的某個位置。
此外，按照本發(fā)明，為了在輻射束和光軸之間的入射光瞳處具有某一角度，電潤濕單元的第二彎月形表面的半徑R2必須基本上遵循下面的方程R2=n3-n21d5+d4n4+d3n3-1R1n2-n1-d2n2]]>其中d2、d3、d4、d5是電潤濕單元的介質(zhì)厚度；n1、n2、n3、n4是電潤濕單元內(nèi)介質(zhì)的折射率；以及R1是電潤濕單元的第一彎月形表面的半徑。


正如附圖所說明的，根據(jù)下面對本發(fā)明優(yōu)選實施例的更具體的描述，本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特征將是顯而易見的，其中圖1示出了結(jié)合有分束光學(xué)頭的光學(xué)掃描裝置；圖2A和2b示出了按照本發(fā)明的掃描裝置；圖3A以側(cè)視圖的形式示出了具有一個彎月形的電潤濕單元；圖3B以側(cè)視圖的形式示出了具有兩個獨立可控的彎月形的電潤濕單元；以及圖4以側(cè)視圖的形式示出了按照本發(fā)明的電潤濕單元。
具體實施例方式
圖1示出了包括掃描光學(xué)紀(jì)錄載體100的分束光學(xué)頭的光學(xué)掃描裝置。該光學(xué)掃描裝置包含半導(dǎo)體激光器形式的輻射源200，其發(fā)射輻射束30。輻射束被用于掃描光學(xué)紀(jì)錄載體100的信息層100。由輻射源200發(fā)射的輻射束射入準(zhǔn)直器透鏡40。準(zhǔn)直器透鏡40將射束轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直射束30′，其穿過偏振分束器50。偏振分束器50朝向檢電鏡60傳輸射束，所述檢電鏡60繞標(biāo)示軸旋轉(zhuǎn)。接著，準(zhǔn)直射束30′穿過四分之一波片70，使射束轉(zhuǎn)變成圓偏振射束。圓偏振射束接下來通過折疊式反射鏡80被反射。然后，借助于物鏡90使射束在光學(xué)紀(jì)錄載體100上聚焦。物鏡90可包含一個或多個透鏡和/或光柵。穿過物鏡90的會聚射束在信息層101上形成光點。通過信息層101被反射的輻射形成發(fā)散射束，通過物鏡90被轉(zhuǎn)換成基本準(zhǔn)直射束并通過折疊式反射鏡80再次被反射。爾后，射束再次穿過四分之一波片70。因為以相反的方向行進，所以它將垂直于原始射束被偏轉(zhuǎn)。這個偏振射束撞擊檢電鏡60并且到達偏振分束器50。通過朝向伺服透鏡110反射至少部分準(zhǔn)直射束，分束器50分離正向射束和反射射束。接下來，射束穿過柱面透鏡120射向探測系統(tǒng)130。探測系統(tǒng)130俘獲輻射并將其轉(zhuǎn)變成電輸出信號，所述電輸出信號由信號處理電路來處理，所述信號處理電路位于掃描裝置中與光學(xué)頭分離。信號處理器將這些輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N其他信號。
按照圖1的光學(xué)掃描裝置是分束光學(xué)頭。在訪問期間，只有物鏡90和折疊式反射鏡80移動，同時光學(xué)拾波器單元的其余部分被固定。固定部分包括檢電鏡60以獲得精確的徑向跟蹤。利用伴隨有主要高頻象限探測器的分束衛(wèi)星探測器，通過監(jiān)控來自未涂敷的四分之一波片的反射，測量檢電鏡60的旋轉(zhuǎn)位置。檢電鏡60被設(shè)計成以使其重力中心與旋轉(zhuǎn)軸重合。線性電動機和檢電鏡60執(zhí)行徑向跟蹤，只將軸向跟蹤留給透鏡執(zhí)行元件處理。具有彈簧片的1-D調(diào)焦執(zhí)行元件替換在軸向上具有足夠大沖程的物鏡90，以此支持CD和DVD光盤的調(diào)焦。執(zhí)行元件被設(shè)計成以使甚至在最遠(yuǎn)的位置上，彈簧片保持足夠的剛性從而抵抗較大的徑向加速度。
圖2A和2B示出了用于掃描光學(xué)紀(jì)錄載體1的裝置，如上所述，其中只示出和描述了對本發(fā)明來說最重要的部件。紀(jì)錄載體1包含透明層，在透明層的一側(cè)上布置有信息層。在信息層的另外一側(cè)上布置有薄的分隔層。另一個信息層被布置于薄的分隔層的空閑一側(cè)。保護層被施加以保護信息層免受環(huán)境影響。因此，這個紀(jì)錄載體1是雙層光盤。本發(fā)明不僅與雙層光盤有關(guān)而且可以是單層光盤。
光學(xué)掃描裝置包含輻射源2，比如半導(dǎo)體激光器，其發(fā)射輻射束3。分束器(圖中未表示出)，如半透明波片或棱鏡立方體分束器，向著準(zhǔn)直器透鏡4傳輸或反射輻射束，其中發(fā)散射束3被轉(zhuǎn)換成平行射束5。在射束5已經(jīng)穿過準(zhǔn)直器透鏡4之后，射束撞擊光學(xué)部件6。這個光學(xué)部件6是電潤濕單元并且充當(dāng)了組合的射束擴展器和聚散度開關(guān)。另外設(shè)置于光程中的電潤濕單元6在射線方向上于電潤濕單元6之后的物鏡7的入射光瞳處轉(zhuǎn)換射束5的聚散度，以使物鏡7的入射光瞳處的射束的邊緣強度基本上獨立于輻射源2和物鏡7之間的距離。如前所述，物鏡7在電潤濕單元6之后。物鏡7轉(zhuǎn)變從電潤濕單元6出射的射束，以此在紀(jì)錄載體1的一個信息層的位置處形成掃描光點。如上所述，物鏡7被安裝到安裝機構(gòu)9中，比如被安裝到執(zhí)行元件中，據(jù)此可移動物鏡7以此在信息層上聚焦。由此，掃描光點保持聚焦并且保持在磁道上。
電潤濕單元6包括如圖3A所示的兩個電潤濕單元或如圖3B所示一個電潤濕單元。
圖3A示出的是第一類電潤濕單元的橫截面。這種電潤濕單元包含形成毛細(xì)管的圓柱形第一電極10，所述圓柱形第一電極10借助于透明前透鏡片11和透明后透鏡片12被密封以此形成流體室13。流體室13包含兩種流體A和B。電極10可以是被布置在管子14的內(nèi)壁的接觸涂層。兩種流體A和B包括不可混合的液體，其形式為電絕緣第一液體A(如硅油或鏈烷)和導(dǎo)電第二液體B(如含水鹽溶液)。兩種液體A和B優(yōu)選地被布置成以便具有相等的密度以使電潤濕單元6起到獨立于取向的作用，即不依賴于兩種液體A和B之間的重力效應(yīng)。這可通過適當(dāng)選擇第一液體成分來實現(xiàn)，例如，可通過添加分子成分修改鏈烷或硅油以此增加它們的密度從而與鹽溶液的密度相匹配。
取決于所用油的選擇，油的折射率可以在1.25和1.6之間變化。同樣地，取決于所添加的鹽量，鹽溶液的折射率可在1.33和1.48之間變化。圖3A中的流體被選擇成以使第一液體A具有的折射率比第二液體B更高。
第一電極10是具有通常介于1mm和20mm之間的內(nèi)半徑的圓柱體。電極10由金屬材料制成并被涂以絕緣層15。該絕緣層15可由聚對二甲苯組成并且具有介于50nm和100μm之間的厚度，其典型值介于1μm和10μm之間。絕緣層15被涂以流體導(dǎo)電層16，減少了彎月形17相對于流體室13的圓柱壁的接觸角上的磁滯現(xiàn)象。流體接觸層16優(yōu)選地由非晶形碳氟化合物(如聚四氟乙烯AF 1600)構(gòu)成。流體接觸層16具有介于5nm和15μm之間的厚度。聚四氟乙烯AF 1600涂層可通過重復(fù)的電極10的浸漬涂敷而產(chǎn)生。因此形成材料厚度基本均勻的均質(zhì)層，因為電極10的圓柱側(cè)面基本平行于第二圓柱電極10。通過浸漬電極同時沿著它的軸向移動電極進出浸漬溶液可實施浸漬涂敷。通過化學(xué)汽相淀積可涂敷聚對二甲苯涂層15。在無電壓施加于第一和第二電極10之間時，通過這個第二流體的流體接觸層16的潤濕性在彎月形17與接觸層16的交點的兩側(cè)上是基本相等的。
第二環(huán)形電極18被布置在流體室13的一端。第二電極18的至少一部分被布置在流體室13內(nèi)，以使電極18對第二流體B起作用。
兩種流體A和B是不可混合的，以使它們趨向于分成在其間具有彎月形17的兩部分流體。在無電壓施加于第一和第二電極10和18之間時，流體接觸層16相對于第一流體A比相對于第二流體B具有更高的潤濕性。由于電潤濕，第二流體B的潤濕性根據(jù)第一電極10和第二電極18之間電壓的施加而變化，這趨向于改變?nèi)婢€(three-face line)之處彎月形17的接觸角。這個三面邊線是流體接觸層16和兩種液體A和B之間的接觸線。因此彎月形17的形狀是根據(jù)施加的電壓而變化的。如果從具有更高折射率的流體看去彎月形17是凹的，則第一流體A和第二流體B之間的彎月形17被稱為凹面。
參見圖3A，在低電壓V1(比如介于0V和20V之間)被施加于電極10和電極18之間時，彎月形17采用第一凹面彎月形狀。通過電潤濕單元的準(zhǔn)直射束5強烈發(fā)散。為了減少彎月形狀的凹度，必須第一和第二電極之間施加更高的電壓。在中間電壓V2(比如取決于絕緣層15的厚度為20V到150V)被施加于電極之間時，彎月形17采用具有與圖3的彎月形17相比增加了曲率半徑的第二凹面彎月形狀。因此，準(zhǔn)直射束5微弱發(fā)散。為了生成凸起的彎月形狀，必須第一和第二電極之間施加更高的電壓。在相對較高的電壓V3(比如150V到200V)被施加于電極之間時，彎月形17采用凸起形狀。因此，準(zhǔn)直射束5被轉(zhuǎn)變成會聚射束。
盡管在圖3A的實例中，流體A具有比流體B高的折射率，流體A還可具有比流體B低的折射率。
圖3B示出了電潤濕單元的又一種可能的配置的橫截面，其包含兩個可變的透鏡元件19和20。這個電潤濕單元包含導(dǎo)電材料的圓柱體21。圓柱體21被涂以絕緣層22。流體接觸層23被布置在圓柱體21的內(nèi)側(cè)。導(dǎo)電圓柱體21形成了用于透鏡元件19和20的公用第一電極。第一透鏡元件19的第二電極由具有用于透過輻射的中心透明區(qū)域的環(huán)形導(dǎo)電層24構(gòu)成。圖右側(cè)的導(dǎo)電層25構(gòu)成了第二透鏡元件20的第二電極。透明層26和27覆蓋了導(dǎo)電層24和25。圓柱體21的中心部分被充以第一透明且非導(dǎo)電的液體A。在液體A的每一側(cè)，設(shè)置了第二透明且導(dǎo)電的液體B。液體B具有比第一液體A低的折射率。左側(cè)的流體A和B的不可混合液體通過第一彎月形28被分離。右側(cè)的流體A和B通過第二彎月形29被分離。
彎月形28和29的曲率以及因此透鏡元件19和20的焦距可以借助于可控電壓電源31和32彼此獨立地被改變。
現(xiàn)在參見圖2A，示出了具有在物鏡7和電潤濕單元6之間距離D較小時處于光程中的電潤濕單元6的光學(xué)掃描裝置的示意圖。
圖2B示出了與圖2A相同的光學(xué)掃描裝置的示意圖，然而，物鏡7和電潤濕單元6之間的距離D大于圖2A中的距離D。電潤濕單元6不僅改變?nèi)肷涫?的聚散度而且改變射束5的寬度，使這個電潤濕單元6作為D的函數(shù)以便于使物鏡7的入射光瞳處射束的邊緣強度保持恒定。
參見圖4，示出了電潤濕單元6，其借助于透明前透鏡片11和透明后透鏡片12被密封以此形成流體室13。在本發(fā)明的這個實施例中，流體室13包含兩種不同流體。流體室13還可包含三種不同流體。所述的流體包括可以是油的電絕緣第一液體A、可以是水的導(dǎo)電第二液體B以及導(dǎo)電第三液體C的形式的不可混合液體。第二液體B和第三液體C可以相同。第二液體B和第三液體C還可以是包含鹽溶液的水。三種液體A、B和C的每一種具有一定的體積，并被布置成以使它們的密度基本上是相等的。流體A、B和C具有不同的折射率n1、n2和n3并且它們的界面M1和M2具有彎月形狀。在該實施例中，折射率n1和n3相同。彎月形M1和M2可具有不同的折射本領(lǐng)K1和K2。電潤濕單元6內(nèi)的流體A和B的厚度由參數(shù)d1、d2和d3表示。透明元件11和12的厚度由參數(shù)d0和d4表示。電潤濕單元6的出射表面32和物鏡7之間的距離由參數(shù)D表示。參數(shù)L是物鏡7的物距。因此，距離d5由參數(shù)L和D產(chǎn)生。
如果通過電極(圖中未示出)將電壓施加于液體之間，彎月形M1和M2的曲率的形狀被改變。
為了接收恒定的邊緣強度，高度h0處的入射束5必須在分別獨立于物鏡7的位置或獨立于輻射源2和物鏡7之間距離的物鏡7的入射光瞳的外半徑處進入物鏡7。同時，這個入射束5必須具有在物鏡7的入射光瞳處相對于光軸8的所期望的入射角α3。通過轉(zhuǎn)換電潤濕單元6的兩個彎月形M1和M2的半徑，能夠滿足這兩個要求。
兩個彎月形M1和M2是獨立的。因此它們導(dǎo)致了兩個自由度。由于這兩個自由度，能夠轉(zhuǎn)換射束5的聚散度同時使邊緣強度保持恒定。為了接收恒定的邊緣強度，不得不以條件或要求均被滿足的方式定義兩個彎月形M1和M2。在下面，描述了這些條件被滿足的方式。為了使在高度h0處射入電潤濕單元6的射束聚焦于距電潤濕單元6的出射表面13更遠(yuǎn)的距離d5的點，根據(jù)傍軸計算得出厚度d1、d2、d3和d4、折射率n1、n2、n3以及折射本領(lǐng)K1＝(n2-n1)/R1和K2＝(n3-n2)/R2必須遵守下列方程K2=1d5+d4n4+d3n3-n2n2K1-d2---(1)]]>R1和R2是彎月形M1和M2的半徑。符號規(guī)定按照W.T. Weford(Adam Hilger，Bristol，ISBN 0-852740564-8)的“Aberrations of opticalsystems”中的描述。此外，為了使該射束相對于光軸8形成角α3，同樣根據(jù)傍軸其遵循K1=n2d2(1+α3d5+d4n4+d3n3h0)---(2)]]>在本發(fā)明的這個實施例中，對于圖4的情形來說，角α3是負(fù)的。如果角α3為負(fù)，這意味著射束被會聚到可能的物鏡7。然而，角α3也可能是正的。在這種情形下，射束是發(fā)散的。
最后，由圖4可以推斷，假如物鏡7具有入射光瞳高度hp并且被放置于距電潤濕單元6的出射表面23的距離D處，則d5可表述為d5=D-hpα3---(3)]]>方程(3)中的減號由圖2情形中的負(fù)角α3產(chǎn)生。
現(xiàn)在能夠描述參數(shù)R1和R2。可利用下面的方程描述半徑R1和R2的值，其中半徑R1和R2必須基本上遵守R1=d2h0(1-n1n2)(h0-hp+α3(D+d4n4+d3n3))---(4)]]>以及R2=n3-n21d5+d4n4+d3n3-1R1n2-n1-d2n2---(5)]]>實際取得的R1和R2值應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地偏離方程(4)和(5)的值的10％以下。在距離D(即電潤濕單元6和物鏡7之間的距離)改變時，半徑R1和R2必須被調(diào)節(jié)。此外，在電潤濕單元6被轉(zhuǎn)換時，距離d1、d2和d3改變。
此外，借助于圖4詳細(xì)解釋了本發(fā)明的實例。電潤濕單元6(包括或)由三種流體A、B和C制成。如上所述，流體B和C相同。流體B和C是折射率為n1＝1.3494的水。如圖4所示，流體水存在兩次。其他流體A是折射率為n2＝1.5499的油。電潤濕單元6在兩側(cè)利用兩個透明元件11和12被密封。透明元件11和12可由玻璃(如BK7)制成。通過將BK7用作透明元件11和12，BK7的折射率由參數(shù)n0和n4表示，其中n0＝n4＝1.5302。d0、d1、d2、d3、d4的適當(dāng)距離如下d0＝0.5mm、d1＝0.8mm、d2＝5.0mm、d3＝0.8mm以及d4＝0.5mm。
雙層光盤1(圖4中未表示出)具有0.1mm處的第一信息層和0.09mm處的第二信息層。雙層光盤1的信息層位置從讀出側(cè)開始測量。對應(yīng)于0.09mm處的信息層的角α3是-0.007781弧度。
在下面的表1中，按照方程(4)和(5)的半徑R1和R2被制成針對兩個D值的表格，同時還給出了按照光線追跡計算的結(jié)果。
表1

正如從表1中所看到的，考慮傍軸近似，R1和R2的結(jié)果表示了良好的一致性。發(fā)現(xiàn)R1和R2的最優(yōu)值的較小差異連同物鏡7導(dǎo)致由電潤濕單元6引入的某些球面像差。盡管球面像差非常小，但是在半徑R1和R2的最優(yōu)值中存在有少許變化。分析和光線追跡之間的差異仍然表明良好的一致性。
按照本發(fā)明的條件的實現(xiàn)導(dǎo)致獨立于輻射源和物鏡之間距離的恒定邊緣強度。盡管在本發(fā)明的實施例中，電潤濕單元包含兩個彎月形，但是它不受限于這種情形。還能夠設(shè)置兩個電潤濕單元，其中每一個電潤濕單元包含一個彎月形。本發(fā)明可用于光學(xué)紀(jì)錄系統(tǒng)，尤其是使用分束光學(xué)部件的那些光學(xué)紀(jì)錄系統(tǒng)。
很顯然，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記將不會被解釋為是對其范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描裝置，用于借助輻射束(3，5，30，30′)掃描信息層(101)，所述裝置包含用于發(fā)射所述輻射束的輻射源(2，200)、用于將所述輻射束轉(zhuǎn)變成所述信息層位置處的掃描光點的物鏡(7，90)、以及用來調(diào)節(jié)所述輻射源和所述物鏡之間距離的安裝機構(gòu)(9)，其特征在于，借助于在所述物鏡(7，90)的入射光瞳處所述輻射束(5，30′)的邊緣強度基本獨立于所述輻射源(2，200)和所述物鏡之間的距離，為所述物鏡的入射光瞳處所述輻射束的恒定邊緣射束孔徑角而設(shè)置光學(xué)部件(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，入射輻射束(5，30′)以相對于光軸(8)的預(yù)定角度并且是在獨立于所述物鏡和所述輻射源(2，200)之間距離的所述物鏡的入射光瞳的外半徑的預(yù)定高度處進入所述物鏡(7，90)。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件(6)作為具有兩個可轉(zhuǎn)換的彎月形界面(M1，M2)的電潤濕單元而設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，所述電潤濕單元(6)被布置在準(zhǔn)直器透鏡(4，40)和所述物鏡(7，90)之間。
5.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，所述電潤濕單元(6)的第一彎月形表面(M1)的半徑R1基本遵守R1=d2h0(1-n1n2)(h0-hp+α3(D+d4n4+d3n3))]]>其中d2、d3和d4是所述電潤濕單元的介質(zhì)的厚度，n1、n2、n3、n4是所述電潤濕單元內(nèi)介質(zhì)的折射率，hp是所述物鏡到所述光軸的入射光瞳的高度，h0是所述電潤濕單元前面的所述入射束到所述光軸的高度，α3是在所述物鏡的入射光瞳處相對于所述邊緣射線的光軸的入射角，以及D是從所述電潤濕單元的出射表面到所述物鏡的距離。
6.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，所述電潤濕單元(6)的第二彎月形表面(M2)的半徑R2基本遵守R2=n3-n21d5+d4n4+d3n3-1R1n2-n1-d2n2]]>其中d2、d3、d4和d5是所述電潤濕單元的介質(zhì)的厚度，n1、n2、n3、n4是所述電潤濕單元內(nèi)介質(zhì)的折射率，以及R1是所述電潤濕單元的所述第一彎月形表面的半徑。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，在光學(xué)紀(jì)錄載體(1，100)中設(shè)置至少一個信息層(101)。
8.一種光學(xué)紀(jì)錄系統(tǒng)，包含如權(quán)利要求1至7中的任何一項所述的光學(xué)掃描裝置。
全文摘要
一種光學(xué)掃描裝置提供了輻射源(2，200)、準(zhǔn)直器透鏡(4，40)、用于將射束(5，30′)轉(zhuǎn)變成紀(jì)錄載體(1，100)的信息層(101)位置處的掃描光點的物鏡(7，90)。該裝置還包括電潤濕單元(6)。該電潤濕單元(6)起作用以使射束(5，30′)在獨立于物鏡(7，90)位置的物鏡(7，90)的入射光瞳的預(yù)定高度處射入所述物鏡(7，90)，并且使射束(5，30′)在物鏡(7，90)的入射光瞳處相對于光軸(8)形成預(yù)定角度。如此，邊緣強度在物鏡(7，90)的入射光瞳上保持恒定。
文檔編號G11B7/135GK1938769SQ200580009825
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者B·H·W·亨德里克斯, J·J·H·B·施萊彭, S·凱帕 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司